В политике инновационного развития большинства развитых стран нанотехнология занимает ключевые позиции. Так, с 1999 года в Японии действует «Национальная программа работ по нанотехнологии», имеющая высший государственный приоритет «Огато». В 2000 году США подготовили государственную программу National Nanotechnology Initiative (NNI – Национальная Нанотехнологическая Инициатива), представляющая комплексную программу по координации федеральных нанотехнологических исследований и разработок. В 2001 году в Южной Корее была разработана десятилетняя «Национальная программа развития нанотехнологий». В Шестой рамочной программе Евросоюза (FP6, 2002 - 2006 гг.) нанотехнологии уже были выделены в отдельное тематическое направление «Nanotechnologies and Nanosciences, Knowledgebased Multifunctional Materials, and New Production Processes and Devices» (FP6-NMP). Ведущая роль в развитии нанотехнологий, среди стран ЕС, принадлежит Германии, Франции и Великобритании. В 2004 году была принята Европейская стратегия развития нанотехнологий («Towards a European Strategy for Nanotechnology»), предполагавшая увеличение инвестиций в развитие нанотехнологий, создание развитой инфраструктуры, системы подготовки кадров для наноиндустрии, формирование системы льгот для инновационных предприятий, разработку и реализацию мер обеспечения безопасности потребителей нанопродукции. В России для реализации государственной политики в сфере нанотехнологий и создания условий для развития инновационной экономики в 2007 году создана Государственная корпорация «Российская корпорация нанотехнологий» (РОСНАНО), основной задачей которой является коммерциализация научных разработок наноиндустрии, а также координация инновационной деятельности в этой сфере.
Несмотря на активную деятельность в области нанотехнологий, общепринятый понятийный аппарат в этой сфере до сих пор не сложился [1-3]. Проблема заключается в том, что развитие нанотехнологии с одной стороны, приводит к появлению таких понятий как нанонаука, нанодиагностика, наносистемотехника, наноинженерия и т. д., с другой, к ещё большей терминологической путанице. Это связано с неоднозначностью понимания нанотехнологии как понятия, описывающего ту сферу деятельности, относительно которой в обществе достигнут консенсус. В таблице 1 приведены наиболее часто употребляемые определения понятия «нанотехнология».
Определения нанотехнологии, даваемые разными авторами
Автор
|
Определение
|
Н. Танигучи
|
Нанотехнология, главным образом, состоит из обработки разделения, консолидации, и деформации материалов одним атомом или одной молекулой [4].
|
Э. Дрекслер
|
Нанотехнология – технология, основанная на манипуляции отдельными атомами и молекулами для построения структуры к сложным, атомным спецификациям [5].
|
Г. Г. Еленин
|
Нанотехнологией называется междисциплинарная область науки, в которой изучаются закономерности физико-химических процессов в пространственных областях нанометровых размеров с целью управления отдельными атомами, молекулами, молекулярными системами при создании новых молекул, наноструктур, наноустройств и материалов со специальными физическими, химическими и биологическими свойствами [6].
|
М. К. Роко, Р. С. Уильямс, П. Аливисатос
|
Под нанотехнологией понимают создание и использование материалов, устройств и систем, структура которых регулируется в нанометровом масштабе, т. е. в диапазоне размеров атомов, молекул и надмолекулярных образований [7].
|
М. Ратнер, Д. Ратнер
|
Нанотехнология – это применение структур, по меньшей мере, один размер которых равен от 1 до 100 нанометров в полезных наноскопических устройствах [8].
|
VII Рамочная программа ЕС (2007 - 2013)
|
Получение новых знаний о феноменах, свойства которых зависят от интерфейса и размера; управление свойствами материалов на наноуровне для получения новых возможностей их практического применения; интеграция технологий на наноуровне; способность к самосборке; наномоторы; машины и системы; методы и инструменты для описания и манипулирования на наноуровне; химические технологии нанометровой точности для производства базовых материалов и компонентов; эффект в отношении безопасности человека, здравоохранения и охраны окружающей среды; метрология, мониторинг и считывание, номенклатура и стандарты; исследование новых концепций и подходов для практического применения в различных отраслях, включая интеграцию и конвергенцию с новыми технологиями [2].
|
США: Национальная нанотехнологическая инициатива (2001)
|
Нанотехнология – это понимание и управление материей на уровне примерно от 1 до 100 нанометров, когда уникальные явления создают возможности для необычного применения. Нанотехнология охватывает естественные, технические науки и технологию нанометровой шкалы, включая получение изображений, измерение, моделирование и манипулирование материей на этом уровне [2].
|
Япония: Второй общий план по науке и технологиям (2001 - 2005)
|
Нанотехнология – междисциплинарная область науки и техники, включающая информационные технологии, науки об окружающей среде, о жизни, материалах и др. Она служит для управления и использования атомов и молекул размером порядка нанометра (1/1.000.000.000), что даёт возможность обнаруживать новые функции благодаря уникальным свойствам материалов, проявляющимся на наноуровне. В результате появляется возможность создания технологических инноваций в различных областях [2].
|
Программа развития наноиндустрии в Российской Федерации до 2015 года
|
Нанотехнологии – технологии, направленные на создание и эффективное практическое использование нанообъектов и наносистем с заданными свойствами и характеристиками [9].
|
Для согласования смысло-содержательного аспекта понятия нанотехнология применим стандарт упаковки информации ДИС2 [10], а связи между понятиями установим с помощью программного продукта «Когнитивный ассистент» (http://thoughtring.com/), разработанного на базе ТДИС (Теории динамических информационных систем) [11-13]. Осуществим это путём выявления из основных определений нанотехнологии трёх категорий, через которые дешифруется данное понятие, и введём соответствующие обозначения [12] (рис. 1).
![](/publik/2012-069-Semenjuk.png)
Рис. 1. Категориальная схема феномена нанотехнология
0 – Познание на наноуровне – междисциплинарное научное познание свойств материи на наноуровне с позиций понимания нанозаконов.
1 – Создание нанообъектов – это конструирование и модификация с помощью специальных средств и специальными методами систем и технологий, интегрированных в мезоуровень, но использующих нанообъекты, размер которых менее 100 нанометров.
2 – Применение на мезоуровне – инновационные возможности применения нанообъектов в технологиях на мезоуровне.
Каждую из этих категорий также дешифруем через последующую триаду категорий.
Познание на наноуровне можно представить через триаду:
00 – понимание нанозаконов, которое выражается через новую парадигму взглядов на мир с учётом знаний наномира;
01 – междисциплинарные исследования охватывают все междисциплинарные методы исследования наномира;
02 – свойства материи на наноуровне проявляются как характерные эффекты и феномены, уникальные свойства на наноуровне.
Создание нанообъектов можно представить через триаду:
10 – средства нанотехнологий – это средства проникновения и манипулирования на наноуровне: сканирующие зондовые микроскопы (электронные микроскопы), средства, с помощью которых проводятся исследования нанообъектов, а также манипуляция объектами на наноуровне (нанороботы) и др.;
11 – методы нанотехнологий – это система методов для работы с нанообъектами и для контроля безопасности нанообъектов: метрологические методы и стандарты, диагностика;
12 – интеграция в мезоуровень – конвертация действий на наноуровне в получение систем и материалов с заранее заданными параметрами.
Применение на мезоуровне дешифруется через триаду:
20 – нанопродукты – это инновационные продукты, полученные с помощью нанотехнологий;
21 – потребности в нанометодах – это необходимость создания систем и материалов с новыми заданными свойствами;
22 – новые возможности наноматериалов – новые свойства и качества, которыми обладают нанопродукты дающие новые возможности их использования: наномоторы, нанороботы, наноматериалы и т.д.
Таким образом, нанотехнологию мы определили не традиционным способом, а через двухуровневую систему понятий. Первый уровень представляет собой триаду ключевых дешифровок, взятых из определений табл. 1, а второй уровень – дешифровки этих ключевых дешифровок. Для более тщательной проработки и, соответственно, осмысления данной структуры в ТДИС используются базовые мутации [11, 12], которые представляют собой другие комбинации дешифровок второго уровня. Проанализируем две наиболее интересные из всего множества мутаций, полученные с помощью «Когнитивного ассистента».
В результате мутаций, при перестановке вершин второго уровня (рис.1, 2) дешифровки первого уровня изменятся и будут связаны с вершинами из следующих групп номеров.
Одна из интересующих нас мутаций изображена на рис. 2.
![](/publik/2012-070-Semenjuk.png)
Рис. 2. Схема результата первой мутации (конвергенция высоких технологий на наноуровне)
Первое из возникающих новых понятий, которому соответствует дешифровка {00, 10, 20} можно обозначить как 0’ – наноиженерия – научно-практическая деятельность человека по конструированию, изготовлению и применению наноразмерных (наноструктурированных) объектов или структур [13].
Второе понятие {01, 11, 21} – 1’ – риски нанотехнологий – это возможность возникновения неблагоприятной ситуации или неудачного исхода вследствие использования нанотехнологий.
Третье понятие {02, 12, 22} – 2’ – интерфейс нано- и мезоуровней – как способ взаимодействия природных биологических и искусственных объектов на наноуровне.
Центральным понятием в результате первой мутации является такой аспект нанотехнологии, как конвергенция высоких технологий на наноуровне – создание гибридных материалов, биоробототехнических систем на основе взаимодействия биологических, информационных, когнитивных и нанотехнологий.
Другая из интересующих нас мутаций изображена на рис. 3.
![](/publik/2012-071-Semenjuk.png)
Рис. 3. Схема результата второй мутации (наноиндустрия)
Здесь первое из возникающих новых понятий, которому соответствует дешифровка {00, 11, 22}, можно обозначить как 0’’ – нанонаука – система знаний, основанная на описании, объяснении и предсказании закономерностей свойств материальных объектов с нанометрическими характеристическими размерами или систем более высокого метрического уровня, упорядоченных или самоупорядоченных на основе наноразмерных элементов [1]. Второе понятие {01, 20, 12} – 1’’ – наносистемотехника – совокупность методов моделирования, проектирования и конструирования изделий различного функционального назначения, микро- и наносистем с широким использованием квантово-размерных, кооперативно-синергетических, гигантских эффектов и других явлений и процессов, проявляющихся в условиях материальных объектов с нанометрическими характеристическими размерами элементов [1]. Третье понятие {21, 02, 10} – потребности в наноматериалах – это необходимость улучшения свойств и качеств материалов, которые можно заранее задать на основе нанотехнологий.
Триада {нанонаука, наносистемотехника, потребности в наноматериалах} приводит к образованию понятия наноиндустрия, как интегрированного комплекса производственных, научных, образовательных и финансовых организаций различных форм собственности, осуществляющих целенаправленную деятельность по созданию интеллектуальной и промышленной конкурентоспособной нанопродукции [14].
Таким образом, с помощью программного продукта «Когнитивный ассистент» на основе Теории динамических информационных систем появляется возможность анализа и структурирования понятийного поля концепта «нанотехнология» с привлечением как уже существующих категорий, так и введения новых. Стандарт упаковки информации ДИС2 позволяет описывать разные аспекты предметной области нанотехнологии в зависимости от направлений и задач, которые ставит исследователь. Определения, приведённые в табл. 1, отражают те или иные частные стороны предмета. На данном этапе исследования видно, что под нанотехнологией понимают разные аспекты достаточно сложно структурированной деятельности.
___________________________
1. История инженерной деятельности и философия инженерной реальности: Научное издание. Монография / Под ред. д. филос. наук, профессора В. П. Котенко. – СПб.: Изд-во «Технолит», 2010 г. – 468 с.
2. Алфимов М. В. Нанотехнологии: определения и классификация / М. В. Алфимов, Г. М. Гохберг, К. С. Фурсов // Российские нанотехнологии. – 2010. – Том 5. – № 7-8. – С. 8-15.
3. Материалы Второй ежегодной научно-практической конференции Нанотехнологического общества России «Перспективы развития в России НБИК-технологий как основного научного направления прорыва к шестому технологическому укладу» [Электронный ресурс]. – URL : http://ntsr.info/nor/bulletin/seminars/index.php?ID=3166 (дата обращения 14.01.11).
4. Norio Taniguchi Wikipedia [Электронный ресурс]. – URL : http://en.wikipedia.org/wiki/Norio_Taniguchi (дата обращения 08.10.11).
5. Дрекслер Э. машины создания [Электронный ресурс]. – URL : http://e-drexler.com/d/06/00/EOC_Russian/eoc.html (дата обращения 08.10.11).
6. Еленин Г. Г. Нанотехнологии, наноматериалы, наноустройства [Электронный ресурс]. – URL : http://spkurdyumov.narod.ru/ELENIN.htm (дата обращения 15.10.11).
7. Нанотехнология в ближайшем десятилетии. Прогноз направления исследований / Под ред. М. К. Роко, Р. С. Уильямса, И. П. Аливисатоса. М. : Мир, 2002. – 292 с.
8. Ратнер М., Ратнер Д. Нанотехнология: простое объяснение очередной гениальной идеи. Пер. с англ. – М. : Издательский дом «Вильямс», 2004. – 240 с.
9. Программа развития наноиндустрии в Российской Федерации до 2015 года [Электронный ресурс]. – URL: – http://www.rusnano.com/Document.aspx/Download/15335 (дата обращения 29.07.11).
10. Рыженко Л. И. Стандарт ДИС2 упаковки информации как инструмент моделирования социальной реальности // Методология науки: материалы Всероссийской научной школы (Омск, 6-8 сентября 2011 г.) / отв. ред. В. И. Разумов. – Омск: Изд-во Ом. гос. ун-та, 2011. – С. 60-64.
11. Разумов В. И. Информационные основы синтеза систем: в 3 ч. Ч.I. Информационные основы системы знаний / В. И. Разумов, В. П. Сизиков. Омск: ОмГУ, 2007. – 266 с.
12. Разумов В. И. Информационные основы синтеза систем: в 3 ч. Ч.II. Информационные основы синтеза / В. И. Разумов, В. П. Сизиков. Омск: ОмГУ, 2008. – 340 с.
13. Наноинженерия Википедия [Электронный ресурс]. – URL: – http://ru.wikipedia.org/wiki/%CD%E0%ED%EE%E8%ED%E6%E5%ED%E5%F0%E8%FF (дата обращения 29.08.11).
14. Концепция деятельности Фонда инфраструктурных и образовательных программ в области стимулирования спроса на продукцию наноиндустрии [Электронный ресурс]. – URL: – http://www.rusnano.com/Document.aspx/Download/32112 (дата обращения 29.07.11).
© Н.А. Семенюк, 2012